Simulações da comutação dinâmica da quiralidade de vórtices magnéticos em estruturas ferromagnéticas

Resumo

O projeto visa investigar o comportamento magnético de estruturas ferromagnéticas com magnetização inicial de vórtice, onde seu centro é chamado de quiralidade ou polaridade. O objetivo consiste em alterar a polarização da quiralidade do vórtice, que pode estar apontando para cima ou para baixo, por meio de perturbações da magnetização via pulso de campo magnético com amplitude e tempo de pulsação bem definidos [1,2,6]. Uma vez que a quiralidade de vórtices magnéticos seja controlada de forma eficiente, esta pode ser relacionada com bits clássicos e ter aplicações diretas em dispositivos spintrônicos [1-5]. A análise desses sistemas é fundamentada em simulações micromagnéticas realizadas com softwares como OOMMF e MuMax3 [7-9] que permitem modelar a dinâmica da magnetização sob diferentes condições físicas e geométricas. As simulações foram conduzidas a partir da equação de Landau–Lifshitz–Gilbert (LLG)[10]. A metodologia inclui simulações de um disco de permalloy onde variamos a espessura do disco e parâmetros do campo pulsado como tempo de duração e amplitude. Investigamos também a forma da função que descreve o pulso, podendo ser um campo que aumenta com o tempo e repentinamente vai a zero, um campo constante ou um pulso gaussiano. Os resultados mostraram que a comutação ocorre devido a criação de um anti-vórtice com polaridade trocada que é criado a partir do vórtice original, esse anti-vórtice se divide e se aniquila com o original [1,11,12]. Percebe-se que existe uma faixa de amplitude e tempo de pulsação do campo externo na qual a comutação ocorre, e especialmente, para amplitudes muito acima dessa faixa, ocorre uma dupla-inversão da polaridade. Além disso, a inversão se mostra mais facilitada para estruturas com espessuras menores. Os dados coletados alinham-se com as informações já publicadas e com os resultados de pesquisas internacionais, reforçando a confiabilidade dos modelos utilizados e destacando possibilidades inovadoras para o avanço de dispositivos spintrônicos mais eficientes.